Пилот по black mass 50–100 кг: конфигурация

Типовая конфигурация гидрометаллургического пилота по black mass, выпускающего образцы солей никеля, кобальта и лития для квалификации у заказчика.

Состав

Реактор: 200–500 л, эмалированный или ПП, с рубашкой, мешалкой и конденсатором — восстановительное выщелачивание H₂SO₄ + H₂O₂.
Очистка газов: щелочной скруббер для SO₂ и кислотного тумана.
Фильтрация: рамный фильтр-пресс 0,5–2 м² для графита и кека.
Полировка: картриджный фильтр 1 мкм — менее 20 ppm твёрдого на входе экстракции.
Контур экстракции: 2 ступени экстракции + 2 реэкстракции, ПП/ПММА — удаление меди и разделение Ni/Co.
Осаждение: реактор с дозированием и регулированием pH — карбонат или гидроксид.
Кристаллизатор: 50–200 л, с рубашкой и вакуумом — Li₂CO₃ или сульфат.
Энергохозяйство: чиллер, пар или электронагрев, вакуум, воздух.

Последовательность важнее оборудования

Одно и то же оборудование допускает разные схемы разделения. Решите заранее, удаляется ли медь цементацией или ионным обменом, отделяется ли марганец до или после кобальта и где стоит полировка лития. Каждый выбор меняет обвязку, дозирование реагентов и число ступеней, а переобвязка скида после пуска обходится дорого.

Безопасность, которую нельзя вынести в опции

Дозирование пероксида водорода требует контроля температуры и газовыделения: выщелачивание экзотермично и может пойти вразнос. Контуру органики нужны поддон, заземление и взрывозащищённая электрика, если этого требует температура вспышки разбавителя. Фториды из остатков электролита разрушают стекло — проверьте содержание F до выбора эмалированного реактора.

Результаты и рост масштаба

Обычный выход — 1–5 кг каждой соли с целевой чистотой батарейного сорта, плюс баланс металлов и таблица распределения примесей. Именно этот пакет запрашивают покупатели по оффтейк-контрактам.

Выше 100 кг на загрузку меняются три вещи, а не реактор: подача твёрдого не должна сводообразоваться, фильтрация должна разгружаться без вскрытия машины, а запас раствора должен быть таким, чтобы один неверный перевод не загрязнил всю партию. Безопасность тоже перестаёт масштабироваться линейно: выщелачивание black mass выделяет водород, и потребность в вентиляции растёт с площадью свободной поверхности открытых аппаратов, а не с производительностью. Практическое правило — проектировать пилот вокруг последовательности переливов и фильтрации, а реактор подбирать под неё.